單層索網(wǎng)玻璃幕墻技術(shù)特點及施工方法(一)

    近年來，隨著我國建筑市場的發(fā)展以及人們對工作、生活環(huán)境要求的進(jìn)一步提高，越來越多的新型建筑材料被應(yīng)用于建筑行業(yè)中，建筑外裝飾行業(yè)產(chǎn)品中也由原來的以鋁合金框架、鋼框架為主的結(jié)構(gòu)形式開發(fā)出多種新型結(jié)構(gòu)形式，例如索桿結(jié)構(gòu)體系（上海威斯玎酒店、重慶百貨公司）、單層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系（新保利大廈、紐約時代華納廣場）、索膜結(jié)構(gòu)體系（中國國家游泳中心、哈吉國際航空港）。本文以新保利大廈柔索玻璃幕墻工程為例簡要的介紹單層索網(wǎng)玻璃幕墻（柔索玻璃幕墻）的技術(shù)特點及施工方法，供業(yè)內(nèi)人士參考。

    新保利大廈是由中國保利集團下屬新保利大廈房地產(chǎn)開發(fā)有限公司開發(fā)的商用寫字樓，整個大廈結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎獨特，擁有90 米摩天中廳、特式鋼結(jié)構(gòu)吊樓、立體流水雕塑、以及被予為“世界首席”的柔索玻璃幕墻。

    大廈建筑平面呈直角三角形，建筑標(biāo)高105.2 米，建筑面積109341 平方米，主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，各核心筒之間通過鋼結(jié)構(gòu)桁架連接，特式鋼結(jié)構(gòu)吊樓自地上二層起從主體三號核心筒結(jié)構(gòu)中懸挑出約25 米，吊樓共7 層，吊樓頂部通過四根預(yù)應(yīng)力主鋼索（超耐久性低松弛鋼絞線）分別與主體核心筒頂部結(jié)構(gòu)相連，大廈東北立面柔索玻璃幕墻既是以靠近東北側(cè)的兩根主鋼索為骨架，高強度不銹鋼拉索為次受力體系形成的空間棱錐索網(wǎng)玻璃幕墻。

    整個幕墻結(jié)構(gòu)體系由大型合金鑄鋼件、主鋼索 A、主鋼索 B、主鋼索與面索之間連接拉桿、不銹鋼面索、面索索夾組成，各組成構(gòu)件技術(shù)特點如下：

    ▲ 合金鋼鑄件轉(zhuǎn)動機構(gòu)（簡稱搖擺機構(gòu)）

    鑄鋼件搖擺結(jié)構(gòu)位于特式鋼結(jié)構(gòu)吊樓頂部的兩個吊點，每套搖擺機構(gòu)由馬蹄鉤鑄件（2件）、搖擺臂（2 件）、搖擺上支座（1 件）、搖擺下支座（1 件）和銷軸（4 件）共10 個組件組成。整個搖擺機構(gòu)下端通過搖擺下支座采用高強度螺栓組和銷軸與吊樓鋼結(jié)構(gòu)立柱、橫梁連接，上端通過馬蹄鉤鑄件與主鋼索錨固連接。如圖所示，搖擺機構(gòu)在兩個平面內(nèi)具有轉(zhuǎn)動性能，設(shè)計中一方面利用搖擺機構(gòu)的轉(zhuǎn)動性能很好的完成了從剛性結(jié)構(gòu)到柔性結(jié)構(gòu)的過度，另一方面解決了整個東北立面柔索幕墻在地震荷載作用和風(fēng)荷載作用下對于位移量的要求。

    ⑴ 主鋼索結(jié)構(gòu)設(shè)計安全系數(shù)的取定：

    在北京新保利大廈工程中，四條主鋼索一方面作為連接特式鋼結(jié)構(gòu)吊樓和主體鋼筋混凝土核心筒的重要構(gòu)件，另一方面，其中兩條主鋼索也作為東北立面柔索幕墻的重要組成部分。主鋼索為平行束預(yù)應(yīng)力低松弛鋼絞線，因平行束預(yù)應(yīng)力低松弛鋼絞線多用于橋梁工程，國內(nèi)尚未明確此鋼絞線用于民用建筑時安全系數(shù)的取值。相關(guān)的國內(nèi)規(guī)范僅在《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》中，規(guī)定了索體材料本身的安全系數(shù)K=1.82，考慮荷載組合中分項系數(shù)K=1.351，索體強度總體安全系數(shù)為K ′=1.35x1.8=2.43 。

   美國規(guī)范：ASCE1996《Structural Applications of Steel Cables for Building》（建筑結(jié)構(gòu)用鋼索）中規(guī)定，鋼索安全系數(shù)為T=2.2（永久載荷+預(yù)應(yīng)力）；T=2.0（永久載荷+預(yù)應(yīng)力+風(fēng)或地震）。

    我國橋梁工程規(guī)范：《斜拉索熱擠聚乙烯高強鋼絲拉索技術(shù)條例》GB/T18365-2001中規(guī)定，拉索安全系數(shù)為K=2.5；《斜拉索熱擠聚乙烯拉索技術(shù)條例》JT/T694中規(guī)定安全系數(shù)取2.5～3.0。

    在新保利大廈柔索幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，考慮到主鋼索與斜拉橋用拉索的室內(nèi)外使用情況不同，以及主鋼索在整個柔索幕墻中的骨架作用，本工程在主索的計算分析中，其總體安全系數(shù)取2.5。

    ⑵ 主鋼索設(shè)計

    東北立面兩條主鋼索由超耐久性低松弛鋼絞線組合而成，主索截面排列形式如圖所示，主鋼索 A由馬蹄鉤鑄件引出連接至一號核心筒，主鋼索B由馬蹄鉤鑄件引出連接至三號核心筒，主鋼索頂部位置標(biāo)高約93 米，底部標(biāo)高約45 米，A 索全長61.7 米。 B 索全長51.2米。主索端部每條鋼絞線選用專用錨具進(jìn)行錨固，錨固端布置如頂部錨固節(jié)點圖所示：

    ● 面索及面索錨具支座

    東北立面柔索玻璃幕墻橫向拉索選用Φ36mm，1×91 股高強度不銹鋼拉索，鋼絲抗拉強度 1570MPa，豎向拉索選用Φ26mm，1×61 股不銹鋼拉索，鋼絲抗拉強度 1450MPa，其中橫向拉索主要承擔(dān)正、負(fù)風(fēng)荷載作用和水平地震作用，豎向拉索主要承擔(dān)玻璃及其附件重量。幕墻拉索強度按照百年一遇風(fēng)壓計算，索體強度安全系數(shù)